專利名稱：空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法
技術領域：
本發(fā)明屬于線圈的樹脂絕緣成型技術領域。
本發(fā)明涉及一種空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，包括線圈的預熱干燥、飽和浸漬樹脂、凝膠固化工序，尤其是一種在線圈臥式旋轉狀態(tài)下通過樹脂循環(huán)噴淋方式浸漬線圈包封并凝膠固化的方法。
本發(fā)明的技術背景玻璃纖維制品繞包增強的空心電抗器線圈，都需要通過樹脂填充線圈每個包封中存在的空隙，樹脂固化后成為線圈的固體絕緣，同時賦予線圈機械強度和其他性能?，F(xiàn)有的成型線圈樹脂絕緣的方法有兩種，一是現(xiàn)場濕法繞包，另一是線圈干法繞制后線圈整體沉浸浸漬樹脂。
現(xiàn)場濕法繞包的方法是這樣的線圈的內外層絕緣、層間絕緣、端絕緣等絕緣部分都是在繞制現(xiàn)場采用浸漬了樹脂的纖維制品繞包到線圈上，然后轉移至烘爐固化。這是一種樹脂基纖維復合材料成型工藝移植在空心電抗器產(chǎn)品上的應用。其缺點是線圈中使用的絕緣材料未能實現(xiàn)干燥處理，在樹脂材料固化前由于長時間大氣環(huán)境下繞線作業(yè)時樹脂中的固化劑吸濕影響電氣和機械性能，生產(chǎn)現(xiàn)場易被樹脂玷污、生產(chǎn)效率低、作業(yè)環(huán)境對作業(yè)工人健康有影響等。
干法繞制后線圈整體沉浸浸漬樹脂成型方法是這樣的線圈的內外層絕緣、層間絕緣、端絕緣等絕緣部分在繞制現(xiàn)場都是采用無樹脂的玻璃纖維制品繞包到線圈上，然后線圈干燥處理并冷卻，然后轉移至浸漬設備，線圈整體沉浸到樹脂槽中浸漬樹脂，然后滴干多余附著的樹脂，然后在烘爐內固化。這是一種傳統(tǒng)的線圈浸漆工藝，適合于大批量生產(chǎn)。其缺點是大量集中使用樹脂材料，樹脂投料量是線圈實際消耗量的10-100倍，對于生產(chǎn)計劃不穩(wěn)定的企業(yè)則非常容易造成浪費和樹脂整罐報廢，而且反復對巨量的樹脂加熱和冷卻需要耗費大量時間和大量能源。
本發(fā)明的技術課題
本發(fā)明致力于解決玻璃纖維增強的空心電抗器線圈的樹脂絕緣成型技術中的上述缺陷，焦點解決三個問題樹脂投料量問題、生產(chǎn)效率問題、作業(yè)環(huán)境問題。綜合二種傳統(tǒng)技術方案的優(yōu)勢形成如下的技術構思。
本發(fā)明的技術方案線圈在臥式旋轉狀態(tài)下，樹脂循環(huán)噴淋到線圈的包封上，并逐步滲透遷移到線圈包封內部，為保證樹脂在線圈中的均勻分布，在樹脂凝膠前線圈需要保持旋轉狀態(tài)。
本發(fā)明的實現(xiàn)方法以下結合具體實例闡述本發(fā)明涉及的空心電抗器線圈的樹脂絕緣的成型方法

圖1示意本發(fā)明所涉及的空心電抗器線圈的結構特點；圖2示意本發(fā)明所述的空心電抗器線圈的樹脂絕緣的成型方法。
圖1中，1-線圈包封，2-出線臂，3-臂環(huán)，4-包封間隔，5-絕緣撐條。
圖2中，1-線圈包封，4-包封間隔，6-噴淋頭，7-輸料管，8-循環(huán)泵，9-集料槽，10-回流軟管，11-集料漏斗，12-烘爐，13-旋轉拖動裝置，14-鼠籠式線圈內模。圖中箭頭表示樹脂的流動方向。
為方便闡述，本文使用如下名詞術語概念白坯線圈指經(jīng)過玻璃纖維或玻璃布帶增強的、已經(jīng)繞制完成并具備和符合電氣結構要求的、未填充樹脂絕緣的線圈。
線圈包封(簡稱包封)指線圈中被冷卻空道隔開的、內部有導體線段、外層被絕緣材料包裹的、多為圓筒狀的結構單元。
樹脂指單組份或多組份的具有活性反應基團的液態(tài)有機合成材料。
樹脂絕緣由液體樹脂填充導體間隙并固化后形成的絕緣。
噴淋流體以一定的速度和壓力從噴嘴出射，其運動軌跡又明顯受到重力影響的一種流動方式。
臥式指工件的回轉軸呈水平方向，包括和水平線呈一定的小角度。
烘爐指能夠加熱的、有門和其他結構功能的、封閉的工作室。有時別稱干燥爐、預熱爐、凝膠爐、固化爐等。
樹脂絕緣的空心電抗器線圈，樹脂在線圈中最重要的作用應當是提供力學強度和電氣絕緣。但由于線圈內部的電場較低且分布均勻，我們關注樹脂的力學表現(xiàn)的程度要高于其電氣強度。即是說，線圈不必在真空狀態(tài)下填充樹脂絕緣，線圈的包封內允許有氣腔的存在。這就是能夠在大氣環(huán)境下浸漬空心電抗器線圈的原因。
結合圖1說明空心電抗器線圈幾何結構特點。在圖1中，有多個同心圓筒式線圈包封1組成空心電抗器線圈，線圈每個包封的輻向厚度一般不超過20mm，包封間隔4為線圈包封1之間的絕緣空道，包封間隔4由絕緣撐條5分隔，包封間隔4輻向尺寸一般為10mm～20mm，線圈整體的長徑比大多情況下小于1。這種線圈結構特別適合于臥式旋轉循環(huán)噴淋方法浸漬樹脂絕緣。
成型空心電抗器線圈中的樹脂絕緣，一般需要三個步驟白坯線圈預熱干燥(非必須)、飽和浸漬樹脂、樹脂凝膠固化。
結合圖2說明說明空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法。圖2示意出線圈臥式旋轉、樹脂循環(huán)噴淋的工作原理來實現(xiàn)線圈飽和浸漬樹脂的方法，其工作過程描述如下1.白坯線圈在烘爐12中于靜止狀態(tài)經(jīng)過預熱和干燥處理，然后冷卻到某一適宜樹脂浸漬的工作溫度；2.空心電抗器線圈靠一個鼠籠式線圈內模14支撐，線圈在旋轉拖動裝置13的驅動下以一定速度臥式旋轉。旋轉運動經(jīng)歷樹脂浸漬和樹脂凝膠全過程。
3.混配好的樹脂(包括可使用的前期剩余料)導入到集料槽9中，通過循環(huán)泵8的輸送，樹脂從噴淋頭6中流出斜入射到線圈的端部，樹脂從線圈端部沿軸向流入包封間隔4，由于絕緣撐條5的間隔和線圈的回轉，樹脂在包封間隔4內螺旋式行進，部分樹脂滲透遷移到線圈包封1的內部，多余的樹脂流落到線圈下方的集料漏斗11中。樹脂在集料漏斗11中會聚，通過底部的出口和回流軟管10返回到集料槽9中。至此完成一個循環(huán)回程。如此反復直到線圈包封1飽和浸透樹脂為止。這就是線圈臥式旋轉、循環(huán)噴淋樹脂方法。
4.線圈在烘爐12中臥式旋轉狀態(tài)下完成樹脂的凝膠。
5.線圈在烘爐12中臥式旋轉或靜止狀態(tài)下完成樹脂的后固化處理。
樹脂要飽和浸透到線圈包封1內部，就需要樹脂有一個合適的粘度值和適配的浸漬時間。樹脂的粘度值和很多因素有關，一般關注其在一定溫度下初始粘度值和粘度隨時間增長特性。顯然，溫度越高，樹脂的粘度越低，但樹脂反應越快，會造成樹脂使用期的縮短。所以，需要根據(jù)樹脂配方的不同和工藝本身的要求選擇合適的樹脂配方、浸漬溫度、浸漬時間。但相對于玻璃纖維增強的空心電抗器線圈，較適宜的樹脂粘度在100mPas～1000mPas范圍。
盡管樹脂的溫度和粘度在不同的時刻會有波動，但并不造成對線圈最終質量的顯著影響。因為在恒溫的烘爐內，滲透到線圈中的樹脂在浸漬和凝膠的整個時段內會獲得均一化。即使初始混配的樹脂溫度較低、粘度較大，但循環(huán)回流的樹脂在烘爐內呈薄膜狀態(tài)鋪展，通過和線圈包封1、烘爐內熱空氣、集料漏斗11的接觸換熱獲得溫升而稀化。這樣就省卻了額外的樹脂預熱設備。區(qū)別于傳統(tǒng)的沉浸浸漬方法，樹脂可根據(jù)需要分批次在室溫大氣環(huán)境下混配然后導入集料槽9，隨之匯入循環(huán)，既減小投料量又節(jié)約能源，同時少量剩余料的冷卻處理也變得容易，沒有材料的浪費，如果把成噸的樹脂從某一高溫冷卻到20℃以下保存，困難是可想而知的。這樣就又省卻了額外的樹脂冷卻設備。
本發(fā)明涉及的方法中由于浸漬樹脂基本上能保持新鮮狀態(tài)，所以樹脂的凝膠反應速度可設計得更快些，這對縮短樹脂的凝膠固化周期、減少有機蒸汽揮發(fā)大有好處。
本發(fā)明涉及的方法中，另外一個重要的工藝參數(shù)是線圈的旋轉速度，旋轉速度和樹脂的滲透速度、浸漬質量和浸漬時間有一定的相關性。需要根據(jù)線圈的大小、樹脂的粘度高低來試驗選擇回轉速度。另外樹脂浸漬過程和凝膠過程可以采用不同的旋轉速度。這就要求旋轉拖動裝置13是一個變速機構，理想的控制為交流變頻調速電機。
本發(fā)明涉及的方法中，樹脂的粘度變化、線圈大小對樹脂流量、壓力的要求、對樹脂噴淋出射速度的要求等，使得循環(huán)泵8的輸送能力應該能夠調節(jié)適應這些要求，最好的解決辦法是循環(huán)泵8采用氣動隔膜泵，通過調節(jié)氣閥旋紐可輕易地調節(jié)隔膜泵的流量、壓力和噴淋的流線。
噴淋頭6中樹脂的出射速度、出射角度、噴淋頭6到線圈端部距離、線圈回轉軸和水平線的角度大小等參數(shù)要相適配。但這很容易協(xié)調一致。線圈回轉軸和水平線的角度越小，噴淋頭6中樹脂的出射力度要求越大。最簡單的浸漬工藝為線圈回轉軸和水平線的角度為0°，此時可考慮采用噴淋頭6從線圈的兩端向線圈中部噴淋的工藝方案。完成包封浸漬后關閉樹脂循環(huán)泵，線圈要繼續(xù)回轉適當時間，使得多余的樹脂回流收集。然后升溫固化線圈。
當線圈的旋轉態(tài)噴淋浸漬樹脂方法在烘爐12內實施時，尤其烘爐12內需要高溫浸漬樹脂或高溫凝膠固化樹脂時，循環(huán)泵8和旋轉拖動裝置13設置在烘爐12的外部，在室溫環(huán)境下工作。
本發(fā)明闡述的線圈臥式旋轉循環(huán)噴淋樹脂工藝，根據(jù)使用的浸漬樹脂性能的不同，線圈的旋轉浸漬不一定要求局限于烘爐內進行。
本發(fā)明涉及的方法中，白坯線圈在靜止狀態(tài)下干燥，干燥后的白坯線圈在旋轉軸與水平線成0°～45°角下旋轉、循環(huán)噴淋樹脂浸漬線圈，完成樹脂浸漬后的線圈在旋轉軸與水平線成0°角下旋轉凝膠樹脂，樹脂凝膠后的線圈在靜止狀態(tài)下做后固化處理；這四個工序緊密銜接但可以在不同的烘爐中完成。
本發(fā)明的實施效果和傳統(tǒng)的濕法繞包工藝相比，本發(fā)明涉及的方法具有線圈中絕緣材料可獲得干燥處理，線圈中樹脂的填充效果好，生產(chǎn)效率高、作業(yè)環(huán)境改善、固化后的線圈外觀漂亮等綜合優(yōu)勢。本發(fā)明涉及的方法，由于對樹脂工藝性能要求的降低，使得配方的選擇性拓寬，樹脂成本下降。
和傳統(tǒng)的線圈沉浸浸漬工藝相比，本發(fā)明涉及的方法具有線圈浸漬投料量大幅度減少、帶來設備的簡化、浸漬料基本保持新鮮、無浸漬料凝膠報廢風險、樹脂成本下降、能源的節(jié)約、生產(chǎn)效率的提高和作業(yè)環(huán)境改善等諸多效益。同時，線圈旋轉浸漬和旋轉凝膠避免了樹脂的遷移、流掛造成的線圈內在質量缺陷和外觀缺陷。
權利要求
1.一種空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，包括白坯線圈的干燥、飽和浸漬樹脂、樹脂凝膠固化等步驟，其特征在于白坯線圈在旋轉軸與水平線成0°～45°角下旋轉，樹脂從線圈的端部噴淋到線圈上，樹脂在線圈包封(1)的內外表面沿線圈軸向流動，在線圈旋轉和樹脂流動的同時樹脂逐步浸漬滲透到線圈包封(1)的內部；線圈在旋轉軸與水平線成0°～45°角狀態(tài)下旋轉凝膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，其特征在于白坯線圈經(jīng)過高溫干燥后冷卻到和樹脂浸漬工藝相適配的某一溫度下浸漬樹脂；最適宜浸漬線圈的樹脂粘度在100mPas～1000mPas范圍。
3.根據(jù)權利要求1所述的空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，其特征在于線圈飽和浸漬樹脂是通過循環(huán)噴淋樹脂方式實現(xiàn)的，有一個循環(huán)回路，樹脂從集料槽(9)開始進入循環(huán)回路，通過一個循環(huán)泵(8)循環(huán)噴淋到線圈包封(1)端部并進入包封間隔(4)，線圈的正下方有一個集料漏斗(11)收集噴淋流落的樹脂，集料漏斗(11)通過回流軟管(10)返回到集料槽(9)。
4.根據(jù)權利要求1和3所述的空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，其特征在于線圈的臥式旋轉態(tài)噴淋浸漬樹脂作業(yè)是在恒溫、封閉的烘爐(12)中完成的，循環(huán)泵(8)和集料槽(9)在烘爐(12)外面；樹脂的混配在室溫大氣環(huán)境下進行并分批次導入到集料槽(9)中，隨之匯入循環(huán)回路；循環(huán)回流的樹脂通過和線圈包封(1)、集料漏斗(11)、烘爐內熱空氣的接觸換熱獲得溫升而稀化。
5.根據(jù)權利要求1和3所述的空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，其特征在于循環(huán)回路中噴淋的樹脂流量和壓力是可以調節(jié)控制的，是通過一個氣動隔膜泵實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權利要求1所述的空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，其特征在于白坯線圈在靜止狀態(tài)下干燥，干燥后的白坯線圈在旋轉軸與水平線成0°～45°角下旋轉、循環(huán)噴淋樹脂浸漬線圈，完成樹脂浸漬后的線圈在旋轉軸與水平線成0°角下旋轉、凝膠樹脂，樹脂凝膠后的線圈在靜止狀態(tài)下做后固化處理；這四個工序步驟緊密銜接但可以在不同的烘爐中完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空心電抗器線圈中樹脂絕緣的成型方法，它包括線圈的預熱干燥、飽和浸漬樹脂、樹脂凝膠固化工序，尤其是一種在線圈旋轉狀態(tài)下、通過樹脂循環(huán)噴淋方式飽和浸漬線圈包封并凝膠固化的方法。該方法有效地解決了三個焦點問題樹脂投料量問題、生產(chǎn)效率問題、作業(yè)環(huán)境問題，帶來高質量浸漬樹脂絕緣、高效生產(chǎn)、節(jié)約成本、環(huán)境保護等綜合效益。
文檔編號H01F41/12GK1558431SQ20041001509
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權日2004年1月13日
發(fā)明者張向增 申請人:張向增